(57)【要約】  【課題】画像データを用いて焦点距離を検出する撮像装置において、モアレが発生した場合に、撮影者の意図に応じた撮影を可能とする。  【解決手段】光学系を駆動し、焦点距離を変化させながら、複数の画像データを撮影する。各画像データについて、高周波成分のコントラストの評価値である高周波成分評価値VHと、低周波成分のコントラストの評価値である低周波成分評価値VLとを取得する。モアレがない場合には、高周波成分評価値VHのピーク値により撮像用焦点距離D1を決定する。モアレがある場合には、高周波成分評価値VH1と低周波成分評価値VL及び撮影条件に基づき算出した基準評価値VL2との交点の撮像用焦点距離Da，Dbにより所定範囲を決定し、この所定範囲内で自動的にブラケット撮影を行う。  【選択図】図１３
2006017960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取得した画像データから第１の焦点距離を算出し、この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、
前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、
前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、取得した画像データから所定範囲を算出し、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行う
ことを特徴とする撮像方法。
【請求項２】
光学系の焦点距離を変化させながら複数の画像データを取得し、
取得した前記複数の画像データから、それぞれ高周波成分のコントラストの評価値である高周波成分評価値及び前記高周波より低い周波数域の低周波成分のコントラストの評価値である低周波成分評価値を取得し、
前記高周波成分評価値のピーク値がいずれの画像データで記録されたかにより第１の焦点距離を算出し、
この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、
前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、
前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、前記低周波成分評価値に基づく距離に応じた基準評価値と、前記高周波成分評価値に基づく距離に応じた評価値とを比較し、これら評価値が一致する点の焦点距離同士の間を所定範囲として、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行う
ことを特徴とする請求項１記載の撮像方法。
【請求項３】
基準評価値の算出は、低周波成分評価値のピーク値と高周波成分評価値のピーク値とを一致させた場合の、各画像データ毎の低周波成分評価値と高周波成分評価値との割合を算出し、さらに高周波成分評価値に対して低周波成分評価値を相対的に減じる演算で算出する
ことを特徴とする請求項２記載の撮像方法。
【請求項４】
高周波成分評価値に基づく評価値が基準評価値と一致する２点の焦点距離と、この２点の焦点距離間の少なくとも１点の焦点距離との、３点以上の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行う
ことを特徴とする請求項２または３記載の撮像方法。
【請求項５】
互いに隣接する複数の画像検出領域を設定し、
取得した複数の画像データから、各画像検出領域毎に、それぞれコントラストの評価値のピーク値がいずれの画像データで記録されたかにより部分焦点距離を算出するとともに、それぞれ前記ピーク値を記録した位置の前記複数の画像データ間における移動に応じた信頼度を算出し、
前記信頼度及び前記評価値に応じて、前記部分焦点距離及び所定の焦点距離の中から第１の焦点距離を選択する
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の撮像方法。
【請求項６】
所定範囲及びこの所定範囲内での撮像数は、撮影条件に応じて設定される
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載の撮像方法。
【請求項７】
１回の撮像動作で複数の焦点距離で撮像するモードを備え、このモードが選択されている場合には、モアレの検出の有無にかかわらず、所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行う
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一記載の撮像方法。
【請求項８】
撮像素子と、
この撮像素子に被写体を結像させる光学系と、
この光学系の焦点距離を変化させる光学系駆動手段と、
前記撮像素子から出力された画像データを処理するとともに前記光学系駆動手段を制御する画像処理手段とを具備し、
この画像処理手段は、
取得した画像データから第１の焦点距離を算出し、この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、取得した画像データから所定範囲を算出し、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データから焦点距離を検出して撮影する撮像方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラあるいは電子スチルカメラなどの撮像装置において、撮影された画像データの高周波成分(高域周波成分)を抽出してレンズの焦点を合わせる構成が知られている。この構成は、レンズを駆動して焦点を移動させながら撮影を行い、レンズの各位置において画像データの高周波成分を抽出してコントラストの評価値(以下、コントラストと称する)を算出する。そして、コントラストが大きくなる方向へレンズの位置を移動させ、このコントラストが最大となる位置を、レンズの合焦位置としている。
【０００３】
この点、細かい縞模様など高い周波数成分を有する被写体を撮影する際など、レンズの合焦位置で撮像素子に結像する画像の周波数成分がナイキスト周波数を超える場合には、画像にモアレと呼ばれるノイズが発生し、画像の品質を落とす場合がある。そして、このモアレを抑制するために、光学的なローパスフィルタを用いると、製造コストの低減が困難になるとともに、モアレが発生していない場合の画質に影響が生じる問題を有している。
【０００４】
この点、光学的なローパスフィルタを用いずにモアレを抑制することを図った構成として、モアレの発生を検出し、モアレが発生した場合には、撮像レンズを合焦位置からずれた位置に移動させる構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。すなわち、この構成では、レンズが合焦位置から移動した状態で、通常、低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストに対して変化が小さいのに対し、モアレとして発生した低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストと同様に変化する点を利用して、モアレの発生を検出する。そして、モアレを検出した場合、すなわち、高域のコントラストの変化に対し低域のコントラストの変化が予め定められた値より大きい場合は、レンズを移動するなどして合焦位置からずらし、画像を撮像素子上で光学的にぼかすことにより、モアレを抑制することを図っている。
【０００５】
しかしながら、この構成では、モアレの検出、及びモアレを抑制するためのレンズの移動量は、高域のコントラストの変化に対し低域のコントラストの変化が予め定められた値より大きい場合とのみ示され、モアレの抑制の程度は、必ずしも撮影者の意図に応じた好適なものとはならない問題を有している。
【０００６】
また、ズームレンズにおける変倍時の焦点像面の位置ずれを補正するため、変倍を行う第１レンズの移動時に、第２レンズを合焦位置よりピントをずらすように一旦強制的に移動させた後、再度第２レンズを合焦方向に移動させる構成が知られている(例えば、特許文献２参照。)。しかしながら、この構成は、被写界深度内においてレンズを移動することを図るものであり、モアレを抑制できるものではない。
【特許文献１】特許第３２４７７４４号公報  (第３頁、図４)
【特許文献２】特許第２７９５４３９号公報  (第３頁、図３、図１６(Ｄ))
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成では、モアレの抑制の程度については、撮影者の意図が反映されずに自動的に決定され、必ずしも撮影者の意図に応じた好適な位置にレンズを移動できない問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、モアレを効果的に抑制できる撮像方法及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の撮像方法は、取得した画像データから第１の焦点距離を算出し、この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、取得した画像データから所定範囲を算出し、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行うものである。
【００１０】
そして、この構成では、モアレを検出した場合には、自動的に複数の焦点距離で撮像を行うことにより、撮影者の意図に応じた画像を撮像できる可能性が大きくなる。
【００１１】
請求項２記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、光学系の焦点距離を変化させながら複数の画像データを取得し、取得した前記複数の画像データから、それぞれ高周波成分のコントラストの評価値である高周波成分評価値及び前記高周波より低い周波数域の低周波成分のコントラストの評価値である低周波成分評価値を取得し、前記高周波成分評価値のピーク値がいずれの画像データで記録されたかにより第１の焦点距離を算出し、この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、前記低周波成分評価値に基づく距離に応じた基準評価値と、前記高周波成分評価値に基づく距離に応じた評価値とを比較し、これら評価値が一致する点の焦点距離同士の間を所定範囲として、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行うものである。
【００１２】
そして、この構成では、モアレを検出した場合には、高周波成分評価値及び低周波成分評価値を用いることにより、状況に応じた必要十分なレンズの移動範囲を設定し、モアレを抑制しつつ、被写体に焦点が合った撮像が可能になる。
【００１３】
請求項３記載の撮像方法は、請求項２記載の撮像方法において、基準評価値の算出は、低周波成分評価値のピーク値と高周波成分評価値のピーク値とを一致させた場合の、各画像データ毎の低周波成分評価値と高周波成分評価値との割合を算出し、さらに高周波成分評価値に対して低周波成分評価値を相対的に減じる演算で算出するものである。
【００１４】
そして、この構成では、高周波成分評価値及び低周波成分評価値を用いて、所定範囲が容易に算出される。
【００１５】
請求項４記載の撮像方法は、請求項２または３記載の撮像方法において、高周波成分評価値に基づく評価値が基準評価値と一致する２点の焦点距離と、この２点の焦点距離間の少なくとも１点の焦点距離との、３点以上の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行うものである。
【００１６】
そして、この構成では、モアレを十分に抑制した画像と、モアレの抑制よりも被写体への合焦を優先した画像とを撮影者が選択可能になり、撮影者の意図に応じた画像を撮像できる可能性が大きくなる。
【００１７】
請求項５記載の撮像方法は、請求項１ないし４いずれか一記載の撮像方法において、互いに隣接する複数の画像検出領域を設定し、取得した複数の画像データから、各画像検出領域毎に、それぞれコントラストの評価値のピーク値がいずれの画像データで記録されたかにより部分焦点距離を算出するとともに、それぞれ前記ピーク値を記録した位置の前記複数の画像データ間における移動に応じた信頼度を算出し、前記信頼度及び前記評価値に応じて、前記部分焦点距離及び所定の焦点距離の中から第１の焦点距離を選択するものである。
【００１８】
そして、この構成では、コントラストの評価値のピーク値を記録した位置の画像データ間における移動に応じた信頼度を算出するため、被写体が相対的に移動した信頼度の低い画像検出領域の部分焦点距離は選択の対象から外し、正確な焦点距離の検出が可能になる。
【００１９】
請求項６記載の撮像方法は、請求項１ないし５いずれか一記載の撮像方法において、所定範囲及びこの所定範囲内での撮像数は、撮影条件に応じて設定されるものである。
【００２０】
そして、この構成では、モアレの影響による画像の劣化を考慮した最小限の撮影枚数とすることが可能になり、撮影時間の短縮が可能になる。
【００２１】
請求項７記載の撮像方法は、請求項１ないし６いずれか一記載の撮像方法において、１回の撮像動作で複数の焦点距離で撮像するモードを備え、このモードが選択されている場合には、モアレの検出の有無にかかわらず、所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行うものである。
【００２２】
そして、この構成では、モアレの検出の有無にかかわらず、撮影者の意図に応じた撮影が可能になる。
【００２３】
請求項８記載の撮像装置は、撮像素子と、この撮像素子に被写体を結像させる光学系と、この光学系の焦点距離を変化させる光学系駆動手段と、前記撮像素子から出力された画像データを処理するとともに前記光学系駆動手段を制御する画像処理手段とを具備し、この画像処理手段は、取得した画像データから第１の焦点距離を算出し、この第１の焦点距離の画像データにモアレがあるか否かを検出し、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがない場合には、前記第１の焦点距離を撮像用焦点距離として撮像を行い、前記第１の焦点距離の画像データにモアレがある場合には、取得した画像データから所定範囲を算出し、この所定範囲内の複数の焦点距離を撮像用焦点距離としてそれぞれ撮像を行うものである。
【００２４】
そして、この構成では、モアレを検出した場合には、自動的に複数の焦点距離で撮像を行うことにより、撮影者の意図に応じた画像を撮像できる可能性が大きくなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、モアレを検出した場合には、自動的に複数の焦点距離で撮像を行うことにより、撮影者の意図に応じた画像を撮像できる可能性を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の撮像用焦点距離検出方法及び撮像装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１において、10は撮像装置で、この撮像装置10は、合焦装置を備え、静止画あるいは動画を撮影するためのデジタルカメラであり、レンズ及び絞りなどを備えた光学系11、撮像素子としてのＣＣＤ12、このＣＣＤ12の出力が順次入力されるアナログ回路13、Ａ／Ｄ変換器14、画像処理手段を構成する画像処理回路15、記憶手段としてのＲＡＭなどのメモリ16、画像処理手段を構成する制御手段を構成するＣＰＵ17、このＣＰＵ17に制御されてＣＣＤ12を駆動するＣＣＤ駆動回路18、このＣＰＵ17に制御される光学系駆動手段を構成するモータ駆動回路19、このモータ駆動回路19に駆動されて光学系11のフォーカスレンズすなわち焦点レンズなどのレンズなどを前後に駆動して焦点距離を変化させる光学系駆動手段を構成するモータ20、液晶ディスプレイなどの画像表示装置21、メモリカードなどの画像記録媒体22、及び、図示しない筐体、撮影ボタンや切替スイッチあるいは撮影モード選択手段などを構成する操作手段、電源装置、入出力端子などを備えている。
【００２８】
そして、ＣＣＤ12は、電荷結合素子(ＣＣＤ : charge coupled device)を用いたイメージセンサである電荷結合素子型の固体撮像素子であり、受光面上に、２次元の格子状に所定間隔で配置された多数の画素を備えている。また、ＣＰＵ17は、いわゆるマイクロプロセッサであり、システムの制御を司っている。そして、この実施の形態では、ＣＰＵ17は、光学系11の絞り制御及び焦点距離変倍制御(フォーカス制御)を行い、特に、モータ駆動回路19を介してモータ20により光学系11を駆動し、すなわち、単数あるいは複数の焦点レンズの位置を前後に変化させ、フォーカスの制御を行う。さらに、このＣＰＵ17は、ＣＣＤ駆動回路18の制御を介してのＣＣＤ12の駆動制御、アナログ回路13の制御、画像処理回路15の制御、メモリ16に記録されるデータの処理、画像表示装置21の制御、画像記録媒体22への画像データの記録及び読み出しなどを行う。さらに、メモリ16は、安価なＤＲＡＭなどで構成され、ＣＰＵ17のプログラム領域、ＣＰＵ17及び画像処理回路15のワーク領域、画像記録媒体22への入出力バッファ、画像表示装置21用のビデオバッファ、その他画像データの一時記録領域として共用される。
【００２９】
そして、ＣＣＤ12に入射する被写体光は、ＣＰＵ17が光学系11の絞りなどを制御することにより光量調整される。そして、ＣＣＤ12は、ＣＣＤ駆動回路18により駆動され、被写体光が光電変換された結果のアナログ映像信号をアナログ回路13へ出力する。また、ＣＰＵ17はＣＣＤ駆動回路18を介してＣＣＤ12の電子シャッタの制御なども行う。また、アナログ回路13は、相関２重サンプリング及びゲインコントロールアンプからなり、ＣＣＤ12から出力されるアナログ映像信号のノイズ除去、及び画像信号の増幅などを行う。また、例えば、アナログ回路13のゲインコントロールアンプの増幅度などが、ＣＰＵ17により制御される。
【００３０】
そして、アナログ回路13の出力は、Ａ／Ｄ変換器14へ入力され、このＡ／Ｄ変換器14でデジタル映像信号へと変換される。そして、変換された映像信号は、そのままメモリ16へ一時記録され、以後の処理を待つか、あるいは、画像処理回路15へ入力されて画像処理を施された後、メモリ16を介して画像表示装置21により表示され、あるいは使用者の意図により、画像記録媒体22へ動画像あるいは静止画像として記録される。また、メモリ16へ一時記録された処理前の画像データは、ＣＰＵ17か、あるいは画像処理回路15により、あるいはこれら両者により処理される。
【００３１】
さらに、本実施の形態の画像処理回路15は、図２に示すように、エリア判定回路31、コントラスト検出手段としてのフィルタ回路32、ピーク判定回路33、ピーク位置判定回路34、及び演算回路35を備えている。
【００３２】
そして、所定のレンズ位置で、すなわち、光学系11が適宜の焦点距離に設定された状態で、光学系11に入射した被写体像は、ＣＣＤ12を通じてアナログ画像信号化され、アナログ回路13とＡ／Ｄ変換器14を通してデジタルの画像データに変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器14から出力されたデジタルの画像データは、メモリ16に記憶されるが、図３などに示す合焦のための画像エリアである合焦画像範囲Ｗの判定のため、エリア判定回路31でエリア判定処理を行う。この合焦画像範囲Ｗは、２個以上の複数の画像検出領域Ｗhを有するが、ここでは、画像検出領域ＷhはウインドウＷ1〜Ｗ9により構成され、各ウインドウＷ1〜Ｗ9において、すなわち、被写体Ｔの複数部分の範囲において光学系11から被写体Ｔまでの距離(以下、被写体距離と称する)を算出する手段を有しているものとして説明する。すなわち、合焦画像範囲Ｗの各ウインドウＷ1〜Ｗ9のコントラストの大小の検出のため、フィルタ回路32により高周波成分などが解析され、各ウインドウＷ1〜Ｗ9についてコントラストの評価値が算出される。なお、このフィルタ回路32は、コントラストの検出のためには、比較的高い周波数の高周波成分を抽出するハイパスフィルタ(ＨＰＦ)を用いることより、画像データのコントラストを正確に抽出できる。
【００３３】
さらに、本実施の形態では、モアレの検出を行うために、フィルタ回路32は、ハイパスフィルタ(ＨＰＦ)に加え、ローパスフィルタ(ＬＰＦ)を備えている。そこで、図１３(a)に示すように、各画像データの各ウインドウについて、それぞれ、ハイパスフィルタにより高周波成分(高域周波数成分)を抽出して、比較的高いコントラストの評価値(図１３(a)に示す高周波成分評価値VH)を得るとともに、ローパスフィルタにより低周波成分(低域周波数成分)を抽出して、高周波成分評価値に対して一般的に比較的低いコントラストとなる評価値(図１３(a)に示す低周波成分評価値VL)を得ることができる。そして、この構成では、レンズが合焦位置から移動した状態で、通常、低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストに対して変化が小さいのに対し、モアレとして発生した低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストと同様に変化する点を利用して、モアレの発生を検出する。なお、以下においては、ハイパスフィルタにより抽出した高周波成分を用いてコントラストを検出し、第１の焦点距離を設定する構成を説明する。
【００３４】
また、本実施の形態では、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎の画像に対して、各水平方向のフィルタ回路32から算出された評価値の内、ピーク判定回路33により、最も高い評価値が、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の評価値として出力される。また、同時に、ピーク判定回路33で最も高い評価値が得られた画像データ上の位置(以下、ピーク位置と称する)を、算出中のウインドウＷ1〜Ｗ9の起点となる位置から算出するピーク位置判定回路34を備えている。そして、これらピーク判定回路33とピーク位置判定回路34の出力は、すなわち、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の水平ライン毎のコントラストの評価値のピーク値とこのピーク値を記録したピーク位置とは、それぞれメモリ16に一時的に格納して保持される。
【００３５】
そして、これらＣＣＤ12の各水平ライン毎に算出されたピーク値とピーク位置とは、演算手段として加算器である演算回路35により各ウインドウＷ1〜Ｗ9内で加算され、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎の加算ピーク値とピーク位置の水平ライン方向の平均位置である加算ピーク位置として出力され、これら加算ピーク値と加算ピーク位置とが各ウインドウＷ1〜Ｗ9の値としてＣＰＵ17に送られる。なお、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎の加算ピーク値の算出に当たる演算回路35は、規定の範囲以上のピーク値のみを対象として演算する構成とすることもできる。
【００３６】
そして、光学系11を駆動し、設定された範囲(駆動範囲)内でレンズ位置を変化させ、各レンズ位置における加算ピーク値と加算ピーク位置とを算出し、メモリ16に保存していく。なお、この駆動範囲すなわち合焦処理用の撮影枚数は、レンズ倍率、撮影される距離情報、撮影者が指定する撮影条件などにより適宜の値を設定することもできる。また、この駆動範囲については、以下に示すように、評価値の演算結果から、評価値が予め設定した図３(b)のFVTHn以上ある場合など、被写体距離が小さい場合には、数を減らし、合焦時間を短くすることもできる。
【００３７】
そして、この駆動範囲で、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎にピーク値を比較し、レンズの駆動方向に対してピーク値にピークがある場合、各ウインドウＷ1〜Ｗ9のピークとする。
【００３８】
そして、このピークの近傍で被写体Ｔに合焦することが推定できる。このピークの値から推定される焦点距離を、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の部分焦点距離とする。
【００３９】
ここで、合焦画像範囲Ｗには、複数のウインドウＷ1〜Ｗ9を設定しているため、例えば、ピークの近傍で被写体Ｔが移動しているウインドウが存在する一方、ピークの近傍でブレなく確実に被写体Ｔをとらえているウインドウも存在する。
【００４０】
すなわち、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の部分焦点距離には、信頼度の高いもの(有効であるもの)と、信頼度の低いもの(無効であるもの)が存在する。そこで、ＣＰＵ17は、ピーク値とピーク位置との演算結果を用いて、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎に、信頼度を判断し、すなわち、合焦位置特定手段に重み付けを行う。
【００４１】
例えば、部分焦点距離の近傍で、ピーク位置の平均位置が急激に移動している場合や、あるいは、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の水平方向に隣接したウインドウＷ1〜Ｗ9のピーク位置の平均位置が急激に移動している場合は、被写体Ｔが移動するブレなどが生じていると推定できるため、当該ウインドウＷ1〜Ｗ9の重み付けは小さくする。一方、ピーク位置の平均位置があまり変化していない場合は、被写体Ｔが移動していないと判断し、重み付けを小さくしない。
【００４２】
また、ウインドウの被写体Ｔのピーク位置が他のウインドウに移動した場合は、ピーク値及びピーク位置が大きく変化する。そこで、このようにピーク値及びピーク位置が大きく変化したウインドウは、重み付けを小さくし、すなわち、ウインドウの信頼度を下げて、結果的に、被写体Ｔをとらえているウインドウの部分焦点距離を優先させる。
【００４３】
なお、各ウインドウＷ1〜Ｗ9内での水平方向のコントラストのピークを評価するため、当該ウインドウＷ1〜Ｗ9内に被写体Ｔのコントラストのピークが存在すれば、被写体Ｔが移動したとしても、評価値としては変化がない。
【００４４】
また、ピーク値のピーク位置がレンズ位置を移動させるごとにばらついている場合は、ノイズなどウインドウ内にコントラストがない場合などが多いため、被写体Ｔがないと判断し、重み付け量を小さくする。
【００４５】
なお、この重み付け量は、予め設定する他、輝度情報や焦点倍率などの撮影条件に基づく画像データの評価値などから算出することもできる。
【００４６】
そして、ＣＰＵ17は、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎に、評価値に重み付けを乗算し、重み付けを行った評価値を得る。
【００４７】
また、ここで、判断手段としてのＣＰＵ17は、重み付けを行った評価値が所定の値以下であると、その評価値は無効とし、以後利用しない。
【００４８】
そして、選択手段としてのＣＰＵ17は、重み付けを行った評価値をレンズ駆動の位置毎に加算し、コントラストが最大になる最終的な合焦位置を算出する。すなわち、評価値の演算結果がＣＰＵ17に送られると、ＣＰＵ17は、各ウインドウＷ1〜Ｗ9で得られた各評価値(加算ピーク値と加算ピーク位置)を加算し、現在のレンズ位置での被写体位置を一つの評価値として演算を行う。この演算の際、ピーク位置は各ウインドウＷ1〜Ｗ9内の垂直方向ライン数で割った値とすると、ピーク位置の重心がわかる。その変化量の大きいものや、水平方向のウインドウから重心がウインドウ隅へ移動したものなどは、そのウインドウ評価値の重み付けを減らした上で加算を行い、最終評価値を得る。
【００４９】
そして、有効とされた評価値の中で最小の部分被写体距離を選び、この部分被写体距離を合焦距離として選択する。すなわち、ＣＰＵ17は、最終評価値の大きさを基に、モータ駆動回路19とモータ20により、最終評価値が最も高い位置まで、光学系11のレンズの移動を指示する。もし、最終評価値に変化がない場合は、モータ駆動回路19を介してモータ20の停止を指示する。
【００５０】
すなわち、重み付けをしているため、被写体Ｔのブレによる誤ったピークを選択することを回避できるため、複数領域を有する複数の焦点距離算出においても、被写体Ｔをブレと間違えずに選択できる。このため、一般的に有効とされる近距離を優先する手法により、正確に合焦位置を選択して撮影できる。
【００５１】
なお、光学系11を構成するレンズのピント位置、すなわち、所定の距離に合焦するレンズの位置は、設計上の撮影距離範囲に対して、焦点倍率による変動や絞り口径位置による変化、及びレンズを支持する鏡筒の温度条件や姿勢差などの条件により変化する。そこで、光学系11には、設計上のピント位置で計算された駆動範囲に加え、さらに、これら条件の変動による変化量を考慮し、近距離側と遠距離側とに変化量分の移動可能範囲すなわちオーバーストローク領域を設けているとともに、ＣＰＵ17などからなる制御手段は、このオーバーストローク領域にレンズを駆動可能にレンズ位置を駆動可能に設定されている。
【００５２】
例えば、設計上の撮影距離範囲を５０cmから無限遠までとしたときのレンズのピント位置の移動量の総量が１０mmであり、上記の変化量の積算最大値が１mmであったとすると、それぞれ近距離側に１mm、遠距離側に１mmのオーバーストローク領域を設け、レンズのピント位置の移動量の総量すなわち駆動範囲を１０＋１＋１より１２mmに設定する。このようにオーバーストローク領域を設け、このオーバーストローク領域にレンズ位置を駆動可能としたため、設計上規定した撮影距離範囲を満足できるようになっている。
【００５３】
次に、本実施の形態による撮影動作の自動合焦動作及び撮影動作を図３ないし図１３を参照して説明する。
【００５４】
本実施の形態は、自動合焦動作を行った際に、モアレを検出した場合には、自動的に、１回の撮影動作で複数の焦点距離で画像データを連続的に撮影するフォーカスブラケット撮影(以下、ブラケット撮影と称する)を行うものであり、さらに、前提として、正確に合焦するため、画像データを複数のウィンドウに分割し、被写体にブレが生じても正確に合焦することを可能としているものである。
【００５５】
まず、画像データを複数のウィンドウに分割して正確な合焦を図る構成について、図３を参照して、手振れなどによる被写体ブレがない場合の動作を説明する。
【００５６】
本実施の形態では、図３(a)に示すように、合焦画像範囲ＷがＣＣＤ12の画面の中央部に配置され、さらに、この合焦画像範囲Ｗを、水平方向に３個、垂直方向に３個の合計９個に分割してウインドウＷ1〜Ｗ9が設定されている。なお、このようなウインドウは、隣り合ったエリア部分が複数存在するように構成すれば、個数は適宜の数に設定できる。被写体ブレのない場合の被写体Ｔは、各ウインドウＷ1〜Ｗ9内で十分コントラストがとれるような配置に設定されている。
【００５７】
そして、図３(a)に示す状態で、コントラストを評価した結果を、図３(b)の曲線Ｔcに示す。この例は、モータ20により焦点を近(NEAR)から遠(FAR)に駆動された光学系11により被写体Ｔを撮影した複数の画像データを評価した場合の評価値を加算した最終評価値を示しており、被写体距離Ｔdが、評価値のピークＰに明確に示される。
【００５８】
次に、図４及び図５を参照して、手振れなどによる被写体のブレがある場合の動作を説明する。
【００５９】
まず、図４を参照して、複数領域を有する方式の被写体移動または手振れなどのブレについて説明する。
【００６０】
図４は、合焦動作中に、手振れ、すなわち撮影中に意に反して撮像装置10が被写体Ｔに対して相対的に移動してしまった場合を示し、時系列に沿ってシーンＳ(H-1)からシーンＳ(H)を経てシーンＳ(H+1)に至る過程で、光学系11のレンズ位置を移動させながら画像データを入力した状態の合焦画像を示している。すなわち、被写体移動あるいは手振れの現象が起こると、例えば、シーンＳ(H-1)ではウインドウＷ1に存在した被写体Ｔのコントラストの大きい部分は、移動によりシーンＳ(H)ではウインドウＷ5に相対的に移動し、シーンＳ(H+1)ではウインドウＷ9に相対的に移動している。そこで、この状態でウインドウＷ1など特定のウインドウのみでコントラストの評価値を評価すると、正しい評価が行われない。
【００６１】
また、図５も、合焦動作中に手振れが生じた場合を示している。そして、図５(a)は、図３(a)と同様の合焦画像範囲Ｗが設定されているが、被写体Ｔが破線Ｔ4に示す位置から実線Ｔ5に示す位置まで相対的に移動する被写体ブレが発生し、被写体Ｔのコントラストの大きい部分が例えばウインドウＷ4からウインドウＷ5まで相対的に移動した状態を示している。そして、この被写体ＴのＴ4からＴ5への移動の間に、光学系11のレンズを駆動する合焦動作が行われると、図５(b)に示すように、ウインドウＷ4のコントラストを評価した結果である評価値は、曲線Ｔc4で示され、また、ウインドウＷ5の評価の結果は曲線Ｔc5で示され、例えばウインドウＷ4の評価値である曲線Ｔc4に注目すると、被写体距離Ｔdとは異なる位置Ｔd4が評価値のピークＰ4となり、被写体が距離毎に複数存在する場合などに区別できないなど、誤作動の原因となる。
【００６２】
また、図５(c)に、ウインドウＷ1〜Ｗ9を相対的に移動するピーク位置について示す。被写体Ｔが水平方向に相対的に移動する場合、ピーク位置の範囲は、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の水平方向の画素数で決まり、ピーク位置Ｘ1は、図５(a)のウインドウＷ4でピーク位置の基準点をＡ、ピーク位置Ｘ2は、図５(a)のウインドウＷ5でピーク位置の基準点をＢとした場合を示している。そして、光学系11の焦点距離すなわちレンズ位置をＮとしたとき、このＮに対して近(NEAR)方向をＮ−１、遠(FAR)方向をＮ＋１とする。ここで、光学系11のレンズ位置がＮ−１から遠方向にＮ＋１まで移動した時点で、ピーク位置がウインドウＷ4からウインドウＷ5に移動している。この状態では、ピーク位置は明らかに変化するので、合焦動作の実行中であっても被写体ブレの検出は容易にできる。
【００６３】
しかしながら、このような被写体ブレが生じている場合でも、例えば、ウインドウＷ9のように、複数のウインドウにまたがってコントラストの大きい部分が移動しなければ、正しい評価値をもつウインドウも存在する。従って、このような複数のウインドウにまたがるピーク位置変化部分の検出を行うと同時にその変化のあったウインドウに対する評価値を重み付けによって小さくすることにより、正しい評価値のピークの位置を算出できる。
【００６４】
次に、図６ないし図１２のフローチャートを参照して、モアレを検出した際に自動的にブラケット撮影を行う撮影動作を説明する。図６は撮影動作の全体を示し、図７は上記の重み付け処理を行う合焦制御方法の合焦処理の全体を示し、図８ないし図１２は図７の合焦処理の一部の処理を詳細に示すものである。
【００６５】
まず、図６のフローチャートを参照して、静止画を撮影するシーケンスであるＳ1シーケンスを説明する。このＳ1シーケンスは、シャッタが半押し状態のシーケンスで、まず、撮影者がブラケット撮影をするか否かについて予め設定しているかを確認し（ステップ11）、ブラケット撮影をすると設定されている場合は、フラグ(BL_FLG)を１とし(BL_FLG=１)（ステップ12）、ブラケット撮影をすると設定されていない場合は、フラグ(BL_FLG)を０とする(BL_FLG=０)（ステップ13）。このフラグ(BL_FLG)は、この後のステップにおいて、ブラケット撮影か否かの判定に用いる。
【００６６】
次いで、露出合わせ処理を行う（ステップ14）。この露出合わせ処理は、焦点合わせ用の露出合わせであるとともに、被写体を適正な露出とするための制御を決定する処理で、主に、シャッタスピードや絞り、及び撮像素子としてのＣＣＤ12のゲインの設定などを決定する。
【００６７】
次いで、図７のフローチャートに示すように、焦点合わせ処理を行う（ステップ15）。この焦点合わせ処理について、この実施の形態では、撮影者は、通常の撮影モードである通常モードすなわち近距離優先モードに加え、遠距離優先モードを選択して設定可能であり、さらに遠景モードあるいは無限モードと称しうるモードにより撮影距離範囲を指定することができる。すなわち、この構成では、撮影者が遠距離優先モードや遠景モードを選択できる撮影モード選択手段である操作手段を備え、図７及び図８に示すように、まず、撮影モードの設定処理が行われる（ステップ100）。
【００６８】
すなわち、撮影距離範囲を指定する場合、焦点合わせ処理では、まず、焦点合わせの条件として、撮像装置10の撮影モードに合わせて、レンズの駆動範囲に伴う撮影距離範囲を把握する必要がある。もし、撮像装置10の撮影モードが、例えば通常モードで５０cmから無限位置までであれば、レンズの駆動範囲をこれに応じて設定する。また、撮像装置10が、通常モード以外に、遠景モード(無限モード)、マクロモードなどを設定可能であれば、これらモードを撮影者が選択可能な操作手段、すなわち、撮影者が撮影距離範囲すなわちレンズの駆動範囲を指定できる操作手段を備える。
【００６９】
また、焦点合わせ処理では、焦点合わせの条件として、最終焦点距離の決定方法について、近距離優先とするか、遠距離優先とするか、撮影者が撮像装置10に備えた操作手段を操作し、撮影モードを選択する。そして、撮像装置10の撮影モードが遠距離優先モードであれば、撮影画像の中の一番遠距離が合焦距離となるようにレンズを駆動する最遠距離選択モードを設定する。また、近距離優先モードでは、撮影画像の中から一番近距離が合焦距離となる最至近距離選択モードが設定され、一般的に用いられる近距離優先の撮影が可能になる。
【００７０】
すなわち、図７に示す撮影モードの設定処理（ステップ100）は、図８に示すように、まず、撮影者が撮影距離範囲を指定しているかを判断する（ステップ151）。そして、撮影距離範囲を選択するモードが選択されていると、さらに、遠景モードが選択されているかを判断する（ステップ152）。さらに、遠景モードが選択されている場合は、最遠距離選択モードを設定し（ステップ153）、遠景モードが選択されていない場合すなわち通常モードあるいはマクロモードの場合は、最至近距離選択モードを選択する（ステップ154）。すなわち、ここでは、撮影距離範囲に応じて、近距離を優先するか、遠距離を優先するかの撮影モードが自動的に決定される。
【００７１】
一方、ステップ151において、撮影距離範囲を選択するモードが選択されていない場合は、さらに、遠距離優先モードが選択されているかを判断する（ステップ155）。ここで、撮影者が遠距離優先モードを選択している場合は、最遠距離選択モードを設定し（ステップ153）、遠距離優先モードが選択されていない場合は、最至近距離選択モードを設定する（ステップ154）。すなわち、ここでは、撮影者の意図に従い最終的な合焦距離を優先的に決定できる撮影モードが決定される。
【００７２】
さらに、この撮影モードの決定の後、撮影者がブラケット撮影を設定しているか否かをフラグ(BL_FLG)により判断し（ステップ156）、ブラケット撮影が設定されている場合(BL_FLG=1)は、撮影者により指示された撮影枚数を設定する（ステップ157）。また、ブラケット撮影が設定されていない場合(BL_FLG=0)は、後にモアレを検出した場合に自動的にブラケット撮影を行うための指示枚数を撮影条件などを考慮して設定する（ステップ158）。ここで、撮影条件とは、設計上の撮影距離範囲に対して、焦点倍率による変動や、絞り口径位置による変化、及びレンズを支持する鏡筒の温度条件や姿勢差などの条件により与えられる。
【００７３】
そして、図７に戻り、合焦処理では、複数の画像データを用いるが、初期位置あるいは現状のレンズ位置で、１画面の合焦処理用撮影を行い、合焦画像範囲Ｗの画像データを得る（ステップ101）。次いで、撮影された画像データについて、合焦画像範囲Ｗの各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎にコントラストの評価値を算出する（ステップ102）。この評価値は、高周波成分のコントラストの評価値である高周波成分評価値と、低周波成分のコントラストの評価値である低周波成分評価値とがあり、これら評価値の算出に当たっては、まず、高周波成分を用いて各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎に全ラインのピーク値を加算する。次いで、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎の全ラインのピーク値の各基準となる位置からの相対位置を求め、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎に加算し、被写体Ｔの平均位置を算出する（ステップ103）。すなわち、本実施の形態では、この算出に当たって高周波成分を用いている。そして、撮影枚数Ｎの算出を行い（ステップ104）、このＮ回が終了するまで（ステップ105）、光学系11のレンズを移動しながら撮影を行い（ステップ106）、すなわちレンズの移動及び合焦処理用撮影をＮ回繰り返し（ステップ101〜106）、連続した画像データの評価値を取得する。
【００７４】
そして、ステップ106で駆動されたレンズ位置が被写体Ｔの距離に比較的近い場合は、ステップ101で合焦処理用撮影した画像データからステップ103で算出した平均位置には、被写体Ｔの主となるコントラストの特徴が十分に反映される。従って、特にレンズ位置が被写体Ｔの距離に近いウインドウで、手振れなどによる被写体移動があった場合は、ピーク位置の平均位置が変化することになる。
【００７５】
ここで、合焦動作時の画像データの撮影枚数Ｎの算出部分（ステップ104）について、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００７６】
この撮影枚数Ｎの設定は、光学系11のレンズの倍率や、撮影される被写体Ｔの距離情報、あるいは、撮影者が指定する撮影条件などに応じて、撮影枚数Ｎを変化させることにより、必要十分な画像データを取得するものである。
【００７７】
まず、図７のステップ103で算出した各ウインドウＷ1〜Ｗ9の高周波成分の評価値FV(高周波成分評価値VH)を、所定の基準値FVTHnと比較し（ステップ201）、評価値FVが基準値FVTHnより大きい場合は、ＮにＮ0を入力する（ステップ202）。なお、このステップ201の工程は設けないこともできあるいは、Ｎ0は、焦点倍率に応じた変数としてＮに入力することもできる。また、評価値FVが基準値FVTHn以下であり（ステップ201）、撮像装置10の操作者である撮影者の設定などにより近距離撮影とされ（ステップ203）、あるいは焦点倍率が比較的大きい、例えば２倍以上の場合は（ステップ204）、ＮにＮ2を入力する（ステップ205）。一方、上記の条件から外れる場合、すなわち、評価値FVが基準値FVTHn以下であり（ステップ201）、近距離撮影でなく（ステップ203）、かつ焦点倍率が比較的小さい、例えば２倍未満の場合は（ステップ204）、ＮにＮ1を入力する（ステップ206）。ここで、値Ｎ0，Ｎ1，Ｎ2については、Ｎ0＜Ｎ1＜Ｎ2の関係があり、近距離撮影や焦点倍率が大きい場合には、撮影枚数Ｎを大きくして光学系11のレンズ駆動を設定を細かく設定し、詳細な評価を可能にするとともに、算出した評価値FVが所定の基準値FVTHn以上である場合など、被写体Ｔが光学系11に近接している場合などは、撮影枚数Ｎを少なくして、合焦時間を短縮することができる。すなわち、レンズ駆動範囲を評価値により選択設定する手段を設けることにより、合焦の精度を低下させずに合焦時間を短縮できる。
【００７８】
そして、図７に示すように、Ｎ回の撮影を行って取得したピーク位置の平均位置に対し、手振れなどを判定し、各ウインドウＷh(Ｗ1〜Ｗ9)毎の信頼度である重み付け量を算出する（ステップ111）。以下、図１０のフローチャートを参照して、この判定手段による重み付け量の算出について詳細に説明する。
【００７９】
この処理では、まず、ピーク値平均位置移動量ＰTHの初期値Ｋp＝ＰTH(base)を予め設定し（ステップ301）、各シーンを撮影した合焦画像範囲ＷのウインドウＷhのそれぞれについて、ステップ102で算出した評価値から最も高い評価値を示した単数あるいは複数のシーンＳ(H)Whを求める（ステップ302）。
【００８０】
また、このピーク値平均位置移動量ＰTHは、各ウインドウＷhの重み付け量を選択する最終的な判定値として用いるもので、撮影条件、例えば輝度や焦点距離などに応じて変化する変数となっている。
【００８１】
すなわち、撮影シーンの輝度が比較的高い場合は（ステップ303）、シャッタスピードが比較的速くなるため、一つのウインドウＷh内の移動量は小さくなる傾向がある。そこで、ピーク値平均位置移動量ＰTHの値の割合を予め設定した初期値Ｋp＝ＰTH(base)より小さくし、すなわち、ピーク値平均位置移動量ＰTHに乗算する割合Ｋ(L)を例えば８０％とする（ステップ304）。一方、撮影シーンの輝度がそれ以外、例えば比較的低い場合は（ステップ303）、割合Ｋ(L)を例えば１００％とする（ステップ305）。続いて、焦点倍率が比較的高い場合は（ステップ306）、焦点倍率が低い場合に較べて手振れの可能性が高いことから、ピーク値平均位置移動量ＰTHの値の割合を予め設定した初期値ＰTH(base)より小さくし、すなわち、ピーク値平均位置移動量ＰTHに乗算する割合Ｋ(f)を例えば８０％とする（ステップ307）。一方、焦点倍率がそれ以外、例えば比較的低い場合は（ステップ306）、割合Ｋ(f)を例えば１００％とする（ステップ308）。
【００８２】
そして、予め設定した初期値ＰTH(base)に対して、求めた輝度及び焦点倍率に対する割合Ｋ(L)，Ｋ(f)を乗じて、撮影シーンに最適な判定値としての、ピーク値平均位置移動量ＰTHを算出する（ステップ309）。すなわち、ＰTH＝Ｋp×Ｋ(L)×Ｋ(f)  の演算を行う。なお、ここでは、輝度及び焦点倍率に応じて、ピーク値平均位置移動量ＰTHを算出したが、予め最適判定値を求めることができれば、ピーク値平均位置移動量ＰTHの初期値ＰTH(base)をそのままピーク値平均位置移動量ＰTHとして用いることもできる。
【００８３】
次いで、各ウインドウＷhの信頼度を算出する動作として、まず、重み付け量である重み付け係数を初期化する（ステップ310）。この重み付け係数は、１００％に対する割合で示され、例えば１００％に初期化される。同時に、求めたピーク値平均位置移動量ＰTHに応じて、重み付け係数を変数として設定できるように変数ｍを設ける。例えば、重み付け係数を４段階に設ける場合は、ｍは初期値を４として、４，３，２，１の値が与えられる。
【００８４】
そして、重み付けの判定を行う際は、求めたピーク値平均位置移動量ＰTHに対しその割合を、変数ｍを使ってピーク値平均位置移動量ＰTH(m)と変化可能に設定する（ステップ311）。具体的には、求めたピーク値平均位置移動量ＰTHを変数ｍで除して、ピーク値平均位置移動量ＰTH(m)を求める。
【００８５】
そして、シーンＳ(H)Whで表されるピーク値平均位置ΔPS(H)Whと、前シーンＳ(H-1)Whで表されるピーク値平均位置ΔPS(H-1)Whとの差の絶対値が、ピーク値平均位置移動量ＰTH(m)より大きい場合には、判定手段であるＣＰＵ17は、手振れなどにより被写体ＴがウインドウＷ1〜Ｗ9間を移動し、あるいは評価値演算に影響があると判断する（ステップ312）。また、同様に、シーンＳ(H)Whで表されるピーク値平均位置ΔPS(H)Whと、後シーンＳ(H+1)Whで表されるピーク値平均位置ΔPS(H+1)Whとの差の絶対値が、ピーク値平均位置移動量ＰTH(m)より大きい場合には、判定手段は、手振れなどにより被写体ＴがウインドウＷ1〜Ｗ9間を移動し、あるいは評価値演算に影響があると判断する（ステップ313）。一方、これらの差の絶対値が両者ともピーク値平均位置移動量ＰTH(m)以下である場合は、手振れはない、または、評価値演算に影響がないものとして、当該ウインドウＷhの重み付け係数は下げない。そして、変数ｍが大きいほど、比較するピーク値平均位置移動量ＰTH(m)は小さくなるが、ピーク値平均位置移動量の判定は厳しくなり、重み付け係数は、そのピーク値平均位置移動量ＰTH(m)に応じて決定する（ステップ315）。そして、ステップ312あるいはステップ313において、いずれかの差の絶対値が設定したピーク値平均位置移動量ＰTH(m)より大きい場合は、手振れがあるものとして、当該ウインドウＷhの重み付けを下げ、重み付け係数を例えば最大２５％まで下げる（ステップ315）。そして、この比較演算を、変数ｍを初期値例えば４から１つずつ減算し（ステップ316）、変数が０になるまで繰り返し（ステップ311〜317）、各変数に応じて重み付け量を決定する（ステップ314，315）。なお、この重み付け係数は、例えば最小２５％としたが、この構成に限られず、例えば最小０％とすることもできる。また、ピーク値平均位置移動量ＰTH(m)は、前工程で求めたピーク値平均位置移動量ＰTHに対する割合として設定したが、可能であれば、予め設定した複数の最適判定値を用いることもできる。
【００８６】
そして、このように、手振れがあったか否かを複数の判定基準を設けて判断することにより、信頼度のレベルをより細かく複数設定することが可能になる。
【００８７】
さらに、全てのウインドウＷ1〜Ｗ9について演算が終了するまで、この動作を繰り返す（ステップ301〜318）。この重み付けにより、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の信頼度を重み付け係数として数値化できる。
【００８８】
そして、ウインドウＳ(H)Whに隣り合ったウインドウについて、前記の処理を行うことにより、手振れなどピークとなる被写体の移動の影響があったか否かを知ることができる。すなわち、図７に示すように、各ウインドウＷhの重み付け係数(信頼度)を算出した後、まず、Eval FLGを０にセットする（ステップ112）。この後、重み付け係数すなわち信頼度が１００％であるウインドウＷhの数が所定値以上、例えば５０％以上ある場合（ステップ113）、あるいは、互いに隣り合ったウインドウＷhの信頼度が共に所定値以上、例えば共に１００％のウインドウＷhが存在する場合（ステップ114）は、シーンに被写体Ｔの移動がないと判断し、以下説明する評価重み付けは行わず、評価値が予め決められた判定値より大きいか否かを比較して（ステップ117）有効か無効かの判定を行う。
【００８９】
一方、ステップ113及びステップ114の条件をいずれも満たさなかった場合は、以下に示すように、重み付け係数を加味した演算処理を行う。すなわち、各ウインドウＷ1〜Ｗ9の重み付け係数を算出した後、求めた重み付け係数を各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎の各評価値全体に乗算し、評価値の重み付けを各評価値自身に反映させる（ステップ115）。このとき、重み付けを加味した演算処理を行ったことを示すため、Eval FLGを１にセットする（ステップ116）。
【００９０】
次いで、重み付けされた各評価値について、予め決められた判定値ＶTHより大きいか比較して（ステップ117）、評価対象として有効か（ステップ118）、無効か（ステップ119）を判断する動作を全てのウインドウＷ1〜Ｗ9について行う（ステップ117〜120）。
【００９１】
そして、複数のウインドウが有効となった場合は、ＣＰＵ17は、有効とされたウインドウの合焦位置すなわち部分合焦位置のなかから、合焦距離演算を行い（ステップ121）、合焦距離を求める。
【００９２】
このステップ121の合焦距離演算の詳細を図１１に示す。ここでは、まず、評価値の演算で重み付けを加味したか否かをEval FLGの状態から判定し（ステップ501）、重み付けをしている場合は、それらの評価値を距離毎に加算し（ステップ502）、重み付けをしていない場合は、加算を行わない。そして、これら評価値から、後述するようにピーク合焦位置(ピーク位置)を求める（ステップ503）。そして、図７のステップ100で決定された撮影モードに基づいて、連動範囲選択が設定されていれば（ステップ504）、これらピーク合焦位置が設定された撮影距離範囲に対して全て範囲外にあった場合（ステップ505）、または、全てのピーク合焦位置の信頼度が所定値以下、例えば２５％以下の場合（ステップ506）は、被写体距離の算出が不能と判断する（ステップ507）。この場合、ステップ100で予め設定した撮影モードに応じて、所定距離を合焦位置(合焦焦点位置)として強制的に設定する。ここで、撮影モードは、最至近距離選択モードか最遠距離選択モードであるから、被写体距離の算出が不能と判断した場合、最遠距離選択モードであるか否かを判断し（ステップ507）、最遠距離選択モードの場合は所定距離１を設定し（ステップ508）を設定し、最遠距離選択モードでない場合は所定距離２を設定する（ステップ509）。ここで、所定距離１は所定距離２より遠距離に設定されている(所定距離１＞所定距離２)。そして、合焦距離判定がＮＧであると判定する（ステップ510）。
【００９３】
また、図７のステップ100で決定された撮影モードに基づいて、連動範囲選択が設定されていない場合についても（ステップ504）、全てのピーク合焦位置の信頼度が所定値以下、例えば２５％以下の場合（ステップ506）は、被写体距離の算出が不能と判断し（ステップ507）、同様に処理する（ステップ508〜510）。
【００９４】
一方、ステップ504〜505において、上記以外の場合、すなわち、連動範囲選択が設定されており（ステップ504）、設定された撮影モードで与えられる撮影モードに対応した撮影距離範囲内にあるピーク合焦位置(ピーク位置)が少なくとも一つ存在し（ステップ505）、かつ、この設定された撮影範囲内にあるピーク合焦位置が所定値より大きい、例えば２５％より大きい信頼度を有する場合（ステップ506）は、被写体距離の算出が可能と判断する。そして、ピーク位置を決定するにあたり、ステップ100の撮影モードで決定された選択モードの内の、最遠距離選択モードの場合は（ステップ511）、有効とされたウインドウＷ1〜Ｗ9の中から、ピーク位置が最遠の部分合焦位置を選択し、この位置を合焦位置とし（ステップ512）最遠距離選択モードでない場合は（ステップ511）、すなわち、最至近距離選択モードの場合は、有効とされたウインドウＷ1〜Ｗ9の中から、ピーク位置が最至近の部分合焦位置を選択し、この位置を合焦位置とする（ステップ513）。そして、合焦距離判定がＯＫであると判定する（ステップ514）。
【００９５】
また、図７のステップ100で決定された撮影モードに基づいて、連動範囲選択が設定されていない場合についても（ステップ504）、所定値より大きい信頼度を有するピーク合焦位置が少なくとも一つ存在し（ステップ506）、例えば２５％より大きい信頼度を有するピーク合焦位置が存在する場合（ステップ506）は、被写体距離の算出が可能と判断し、同様に処理する（ステップ511〜514）。
【００９６】
次に、図１１のステップ503にてピーク合焦位置(ピーク位置)を求めるピーク距離算出の処理について、図１３の原理を説明する説明図を参照しつつ図１２のフローチャートに沿って説明する。
【００９７】
まず、撮影者がブラケット撮影を設定しているか否かをフラグ(BL_FLG)により判断し（ステップ600）、ブラケット撮影が設定されていない場合(BL_FLG=0)は、モアレの検出処理を行う（ステップ601）。このモアレの検出処理は、図７のステップ102で取得した高周波成分のコントラストの評価値である高周波成分評価値と、低周波成分のコントラストの評価値である低周波成分評価値とを用い、各画像領域すなわち各ウインドウＷ1〜Ｗ9にモアレが発生しているか否かを検出する。このモアレ検出方法は、レンズが合焦位置から移動した状態で、通常、低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストに対して変化が小さいのに対し、モアレとして発生した低域の周波数のコントラストは高域の周波数のコントラストと同様に変化する点を利用して、モアレの発生を検出するものである。すなわち、高周波成分評価値の変化量に対して、低周波成分評価値の変化量が一定の割合を超えた場合に、モアレが発生したものと判断する。
【００９８】
そして、このモアレ検出処理（ステップ601）において、各ウインドウＷ1〜Ｗ9でそれぞれモアレが発生していない場合は（ステップ602）、高周波成分評価値を用いて求めた第１の焦点距離としての高域ピーク距離Ｄ1を、撮像用焦点距離としてのピーク距離とし（ステップ603）、図１１のフローチャートに復帰する。
【００９９】
一方、モアレが検出された場合すなわち各ウインドウＷ1〜Ｗ9にモアレが発生している場合（ステップ602）、あるいは、ステップ600でブラケット撮影が設定されている場合(BL_FLG=1)は、まず、各ウインドウＷ1〜Ｗ9毎に求めた高周波成分評価値と低周波成分評価値とについて、以下に説明する正規化を行う（ステップ604）。この正規化とは、図１３(a)のグラフに示すように、求められた高周波成分評価値VHと低周波成分評価値VLとについて、それぞれ高周波成分評価値VHのピーク値ＰVH(ピーク位置P1a、距離Ｄ1)と低周波成分評価値VLのピーク値ＰVL(ピーク位置P2a、距離Ｄ2)が求められるが、これらピーク値ＰVH，ＰVLが同じ値(FVnomal)になるように演算して、撮影距離毎の評価値VH，VL同士の割合を求めるものであり、例えば、図１３(b)のグラフに示すように、撮影距離毎の低周波成分評価値VLに一律に値を乗算または加算して、評価値となる高周波成分評価値VH1(ピーク位置P1b)及び低周波成分評価値VL1(ピーク位置P2b)を求めるものである。そして、この正規化により、被写体の周波数領域による相対的な合焦位置と評価値との関係が比較可能になる。
【０１００】
次いで、低周波成分評価値VL1の全体すなわち距離毎に、一律に減算するための値ΔFVを求め、図１３(c)に示すように、この値ΔFVを用いて低周波成分評価値VL1に減算を行い、基準評価値としての低周波成分評価値VL2(ピーク位置P2c)を求める（ステップ605）。この値ΔFVは、焦点倍率と絞り量、レンズの固有のＭＴＦ(modulation transfer function、変調伝達関数)の特性、あるいはＣＣＤの分解能など、撮影条件、撮影モードやカメラの性能などの変数を用いて算出するか、あるいは、予め与えられたテーブルなどにより設定する。例えば、焦点倍率が高い場合や、開放側など絞り値が小さい場合は、被写界深度が浅いので、ピーク位置から合焦位置を少しでも移動するとモアレは軽減されるため、値ΔFVとして比較的小さい値を設定することができる。反対に、焦点倍率が低い場合や、小絞り側など絞り値が大きい場合は、被写界深度が深いので、ピーク位置から合焦位置を大きく移動しないとモアレは十分に軽減されないため、値ΔFVとして比較的大きい値を設定する必要がある。ここで、撮影条件とは、設計上の撮影距離範囲に対して、焦点倍率による変動や、絞り口径位置による変化、及びレンズを支持する鏡筒の温度条件や姿勢差などの条件により与えられる。
【０１０１】
なお、低周波成分評価値に基づく基準評価値及び高周波成分評価値に基づく評価値の算出方法、すなわち、評価値のずれ分の演算方法については、低周波成分評価値を減算する他、低周波成分評価値を除算などして、高周波成分評価値に対して相対的に値を減ずる演算を行うこともできる。また、低周波成分評価値の演算とともに、あるいは、低周波成分評価値の演算に代えて、高周波成分評価値を加算あるいは乗算などして相対的に増加させる演算を行うこともできる。
【０１０２】
そして、このステップ605で設定した値ΔFVを用いて一律減算により算出された低周波成分評価値VL2のグラフと、高周波成分評価値VH1のグラフとが交わる２点、すなわち、高周波成分評価値VH1のピーク位置P1bに対する近距離側の交点Ａと、遠距離側の交点Ｂとを求め（ステップ606）、これら交点のピーク距離すなわち焦点距離Da，Dbを算出する（ステップ607）。すなわち、これら距離Daと距離Dbとの間の範囲は、撮像装置10が、モアレが発生し、撮影に適さない範囲と判断した所定範囲となる。
【０１０３】
そして、図８のステップ157あるいはステップ158で予め設定された指定撮影枚数(j)の撮影を行うため、図１３(d)に示すように、所定範囲すなわち焦点距離Da，Db間を等焦点距離間隔(ブラケット撮影距離間隔)Δdで撮影できるように分割する演算ＦＰ(j)を行う。すなわち、焦点距離Da，Dbをそれぞれ両端の撮像用焦点距離d1，djとし、このd1，dj間にd2，d3，…，dnとの撮像用焦点距離としてのピーク距離を設定する（ステップ608）。すなわち、d1〜djとのブラケット撮影用焦点距離を算出する。
【０１０４】
なお、この合焦距離演算において、重み付けした場合は、ステップ502にて、それぞれの評価値を加算して算出するため、評価値は一つとなり、ピーク位置は複数の評価値を含んだ重心の位置となるが、この構成に限られず、ピーク位置が近距離のウインドウのみを選択し、ウインドウ毎に加算した上で、部分焦点位置を算出し、この位置を合焦位置とすることもできる。また、重み付けしない場合は、評価値が有効なウインドウＷ1〜Ｗ9から最至近の部分焦点位置を選んで、合焦位置とすることもできる。
【０１０５】
そして、図７の焦点合わせ処理に戻り、このような合焦距離演算（ステップ121）が終了した後、ブラケット撮影か否かを判断し（ステップ122）、ブラケット撮影が設定されていない場合(BL_FLG=0)は、最終合焦位置である撮影距離は１個であるため、合焦距離判定がＯＫかＮＧかの判定を行い（ステップ123）、ＯＫの場合には算出した撮像用焦点距離としてのピーク距離を合焦位置として光学系11のレンズを移動させ（ステップ124）、ＮＧの場合には予め設定した所定の合焦位置である所定距離１または所定距離２に光学系11のレンズを移動させ（ステップ125）、図６のＳ1シーケンスに戻る。また、ブラケット撮影が設定されている場合(BL_FLG=1)は、レンズを移動させずに、算出した各データを保持して図６のＳ1シーケンスに戻る。
【０１０６】
そして、このＳ1シーケンスでは、ブラケット撮影か否かを判断し（ステップ16）、ブラケット撮影が設定されている場合(BL_FLG=1)、すなわち、撮影モードがブラケット撮影であるか、あるいは、上記の焦点合わせ処理でモアレがあると判断されている場合は、予め求めた複数の焦点距離のうち、最至近距離に対応する位置へレンズを移動し（ステップ17）、シャッタが全押しされると（ステップ18）、撮影処理を行う（ステップ19）。なお、この実施の形態では、算出された焦点レンズ位置を焦点距離が近い順に撮影するが、算出された焦点レンズ位置を焦点距離が遠い順に撮影することもできる。一方、ブラケット撮影が設定されていない場合(BL_FLG=0)は、ブラケット撮影をせず、シャッタが全押しされると（ステップ18）、図７のステップ124，125で設定された高域評価値のピーク位置であるレンズの位置で１枚の撮影処理を行う（ステップ19）。
【０１０７】
続いて、指定枚数の撮影が終了したかをチェックするが（ステップ21）、ブラケット撮影が設定されていない場合は、指定枚数は１枚なので、処理を繰り返すことなく撮影処理は終了する。一方、ブラケット撮影が設定されている場合は、指定枚数は複数枚なので、１回目の撮影処理（ステップ19）の後、指定枚数が終了するまで（ステップ21）、指定枚数の減算（ステップ22）と、焦点レンズの位置の遠い側への移動（ステップ23）を繰り返し、複数枚の撮影を行う。
【０１０８】
このようにして、焦点距離を移動しつつ撮影を行うブラケット撮影が行われる。
【０１０９】
なお、このＳ1シーケンスは、シャッタが半押し状態のシーケンスで、露出合わせ処理（ステップ14）や焦点合わせ処理（ステップ15）を主に行うものである。そして、シャッタが押しきられた全押しの状態で（ステップ18）、実際の静止画のブラケット撮影を実行し、すなわち、撮影処理（ステップ19）を行う。また、シャッタが全押しでない状態で（ステップ18）、また、指定枚数の撮影が完了した状態で（ステップ21）、このＳ1シーケンスを終了する。
【０１１０】
また、図示しないが、このＳ1シーケンスが終了した場合は、シャッタが半押しの状態であれば、再度シャッタが全押しの状態になるまで、焦点レンズ位置のデータは保持され、さらに、シャッタを全押しにすることにより、ブラケット撮影を行うことができる。
【０１１１】
また、ステップ18で撮影が許可されていない場合は、レンズの位置は、撮影モードに応じた所定位置に設定する。
【０１１２】
また、このブラケット撮影の撮影処理（ステップ19）が開始される時に、画像表示装置21にブラケット撮影であることを警告表示する。この警告表示は、１回目の撮影処理が終了するまで（ステップ20）としても良く、あるいは、Ｓ1シーケンスの全体が終了するまで警告表示を継続するとしても良い。このように、ブラケット撮影の撮影中であることを撮影者に知らせることにより、撮影中に撮影者が被写体から撮像装置10を動かしてしまうことを防止できる。なお、図示しないが、スピーカなどの発声手段を備え、上記の警告表示と同じタイミングで、音声により、すなわち聴覚上で警告することもできる。この音声の警告は、警告表示に代えて実行し、あるいは、警告表示とともに実行することができる。
【０１１３】
このように、本実施の形態によれば、オートフォーカス(ＡＦ)撮影時に、撮影者が予めブラケット撮影に設定しなくとも、モアレが検出された場合には、自動的に被写体の前後の適切な所定範囲をブラケット撮影する構成としたため、モアレによる画像の劣化があった場合でも、撮影後に利用者が画像を確認して、モアレの抑制の程度の異なる複数の画像から所望の画像、すなわちモアレを許容できる範囲で焦点の合致した画像を選択でき、モアレを心配せずに撮影することが可能になり、撮影者の意図に合致した画像を容易に撮影できる可能性を向上できる。
【０１１４】
また、モアレを検出した際のブラケット撮影の範囲及びブラケット撮影の枚数は、評価値や撮影条件に応じて設定できるため、モアレの影響による画像劣化を考慮した最小限の撮影枚数を選択でき、撮影時間を短縮できる。
【０１１５】
また、モアレを検出した際のブラケット撮影の撮影枚数は、低周波成分評価値VL2のグラフと、高周波成分評価値VH1のグラフとが交わる２点(焦点距離Da，Db)と、この２点間に位置する少なくとも１点の焦点距離を含む３点以上の焦点距離とすることにより、撮影者は、撮像装置10が十分にモアレを検出できると判断した焦点距離と、この焦点距離よりはモアレの抑制の度合いは少ないもの、被写体により合焦している焦点距離とで撮影した画像のなかから、画像を選択でき、所望の画像を取得できる可能性を向上できる。
【０１１６】
さらに、撮影者が予めブラケット撮影を設定している場合は、この設定に従いモアレの有無にかかわらず所定の距離間隔でブラケット撮影を行うことにより、撮影者の意図を尊重した撮影を可能にできる。
【０１１７】
なお、上記の実施の形態では、所定の範囲を等焦点距離間隔で分割してブラケット撮影を行っているが、この構成に限られず、例えば、絞り情報と被写界深度などを用いて算出した所定の撮影距離間隔でブラケット撮影を行うこともできる。
【０１１８】
そして、モアレを検出した際に設定される所定範囲は、画像の高周波成分と低周波成分とから演算し、焦点距離の移動量を必要十分な量に自動的に設定してモアレを適切に抑制し、モアレのない高画質な画像を撮像することができる位置に設定できる。
【０１１９】
すなわち、画像検出領域の部分焦点距離の中から高周波成分と低周波成分との評価値を検出する検出手段(図７、ステップ102参照)と、これら評価値からモアレを検出する検出手段(図１２、ステップ601参照)とを有し、モアレが検出された場合は、上記各周波数成分の異なる２個の評価値(低周波成分評価値、高周波成分評価値)をそれぞれのピーク値で正規化するとともに、撮影条件に応じて評価値のずらし量を算出する手段を有し、正規化した評価値に対して、低周波成分評価値を上記のずらし量分減算するか、あるいは高周波成分評価値を上記のずらし量分加算することにより、低周波成分評価値と高周波成分評価値との交点を、所定範囲の境界として算出できる。
【０１２０】
すなわち、撮影された複数の画像信号から高周波成分と低周波成分とのコントラストを検出する評価値を用いて、画像信号毎に求めた部分焦点距離毎に、モアレを検出するモアレ検出手段を設け、モアレが検出された場合は、高周波成分評価値と低周波成分評価値とをそれぞれのピーク値で正規化し、この正規化で各評価値を相対比較するにあたり、高周波成分評価値内のモアレ部分を特定するため、撮像条件などに応じて、低周波成分評価値のずれ分を算出し、この評価値のずれ分を低周波成分評価値の評価値に対して減算することにより、高周波成分評価値と低周波成分評価値との交点を求める。そして、この交点を超える部分の評価値は、モアレ分が多く含まれていると判断し、この交点の評価値の部分に部分焦点が合うようにレンズを駆動することにより、モアレの軽減が可能になるものである。
【０１２１】
そして、モアレの発生の検出手段を備えた撮像装置は、モアレを検出した場合に、撮影距離を被写体の評価値のピーク位置である合焦位置からずらすことにより、モアレを軽減することができるが、従来、このずらし量を具体的に算出する構成は明確でなく、ずらし量が小さすぎるとモアレを十分に抑制できず、ずらし量が大きすぎると被写体からピントのずれた画像データとなる。例えば、被写体に対する合焦位置から許容錯乱円分ずらして撮影する構成では、許容範囲内となり、モアレの影響が残ることになる。また、予め設定されたずらし量では、撮影する被写体に最適なずらし量とはならない。
【０１２２】
この点、本実施の形態では、焦点倍率と絞り量、レンズ固有のＭＴＦの特性や、ＣＣＤの分解能など撮影条件や撮像装置10の性能などの撮影時要件情報を用い、これら条件に応じた演算処理から求められる評価値の相対的ずらし量を用いるとともに、実際の評価値に応じて撮影距離のずらし量を算出するため、撮影設定条件と被写体の条件とをともに考慮した必要十分な撮影距離ずらし量を設定することができる。
【０１２３】
そして、複数の画像領域から合焦距離を選択する場合は、モアレが検出される画像領域とモアレが検出されない画像領域とが混在する中から選択されることになるが、例えば、撮影モードが近距離優先の場合には、モアレが検出された画像領域について、近距離側の焦点距離を選択し、モアレが検出されない画像領域では、評価値のピーク位置を選択し、これら選択された部分焦点位置から最も近距離側(図１１、ステップ513参照)となる画像領域の合焦位置を最終焦点位置とすることで、モアレの軽減を考慮した位置に設定できる。
【０１２４】
また、本実施の形態で算出するずらし量すなわち所定範囲は、高周波成分評価値と低周波成分評価値との２本のグラフの交点から求めるため、通常、高周波成分評価値によるピーク距離の遠距離側と近距離側との２点の交点が撮像用焦点距離の候補として算出され、これら２点を含みブラケット撮影した画像のなかから、撮影者の操作などによる撮影モードに応じて撮像用焦点距離を選択することにより、撮影者の意図を反映した撮影ができる。
【０１２５】
また、複数の画像領域から撮影モードに応じて合焦距離を選択し、撮影距離範囲の中で、被写体中の最も信頼できる近距離側または遠距離側を撮影距離とできる。従って、最終撮影距離にモアレが発生していた場合においても、本実施の形態ではさらに近距離側または遠距離側に撮影距離を設定でき、被写体全体のモアレ発生をより抑制した画像を撮影して取得することができる。
【０１２６】
そして、上記のようにモアレの対策を行い、被写体を考慮したモアレ除去を行うことができるため、モアレの抑制のために光学フィルタを用いる必要がなく、モアレが発生していない状態での画質を向上できるとともに、構造を簡略化し製造コストを低減して安価な撮像装置10を提供できる。
【０１２７】
また、光学系11の焦点距離を変化させながら取得した複数の画像データにおける高周波成分評価値と低周波成分評価値とを利用して、モアレの有無の検出とともに、モアレの範囲すなわちレンズのずらし量を特定できるため、ＣＰＵ17などの負荷を軽減し、高速な処理が可能になる。
【０１２８】
また、モアレの検出やブラケット撮影の前提となる第１の焦点距離の検出について、複数の撮影画像検出領域の中からそれぞれの画像信号(Ａ／Ｄ変換器14)のコントラスト評価値を検出する手段を有し、上記の複数の画像検出領域毎に合焦処理の演算処理を行い、上記の複数の画像検出領域から得られたコントラストの評価値を演算処理する手段(Ａ／Ｄ変換器14、画像処理回路15)を有するとともに、上記選択及び手段で得られた画像信号毎に評価値へ重み付け演算処理を施すことにより、被写体の合焦する位置へレンズを移動する手段を有するものである。
【０１２９】
そこで、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に用いる画像データ利用の自動合焦装置すなわち焦点距離検出方法であって、画面を複数の領域に分割し、各領域でそれぞれ合焦位置を判定する方式の自動合焦動作において、コントラストの評価値のピーク値を記録した位置の画像データ間における移動に応じた信頼度を算出したため、被写体が相対的に移動した信頼度の低い画像検出領域の部分焦点距離は選択の対象から外し、被写体の移動や手振れなど、測距に障害があるシーンにおいても、ブレを検出し、最適データのみを用いて適正に距離を測定し、すなわち正確に焦点距離を検出して光学系11を合焦できる。
【０１３０】
すなわち、複数の領域でそれぞれ評価値のピークが算出された場合に、最も高い評価値を示した合焦位置である部分焦点距離を単に合焦位置とする構成に較べ、信頼度を加味した評価重み付けの手法により、手振れなどによる信頼度の低いウインドウから得られる部分焦点距離を除外し、評価値が最も高くなくとも、信頼できる評価値のみを利用して判断し、有効とされた評価値のなかで最至近の部分焦点距離を用いることにより、正確に合焦する確率を向上し、合焦位置を正確に判断して焦点の合った撮影をすることができる。特に、光学系11のズームの倍率の大きいいわゆる高倍率モデルで有効に機能させることができる。
【０１３１】
また、ノイズなどの影響による評価値や有効な被写体が当該ウインドウ内にない場合の評価値など、重み付け前の評価値自体が低い場合にも、当該ウインドウを無効とすることにより、焦点距離を正確に検出できる。
【０１３２】
すなわち、複数領域を有する複数の焦点距離算出において、一般的に有効とされる近距離を優先とした場合、従来の方法では、被写体移動や手振れなどにより誤ったピークが被写体より近距離にあると、被写体を合焦位置と判断できず、誤ったピークを合焦位置と判断し、合焦位置を正しく設定できない場合があるが、本実施の形態では、被写体移動や手振れによる誤ったピークが近距離にあっても、被写体移動や手振れを検出して、最適データのみを用いて適正でかつ近距離を優先した合焦位置を正しく設定できる。
【０１３３】
また、従来の、画像検出領域を変更することにより被写体の画像ブレや手振れの補正を行い、画像検出領域を変更した後に再度焦点の評価を行う方法では、合焦位置を算出するまでに時間がかかり、シャッタチャンスを逃すおそれがあるが、本実施の形態では、予め設定された画像検出領域から与えられた情報のみから合焦位置を算出するため、迅速な処理が可能になり、シャッタチャンスをとらえることができる。
【０１３４】
また、被写体の画像ブレや手振れなどを検出する加速度センサなどの特別な機器を備える必要がなく、構成を簡略化して、製造コストを低減できる。
【０１３５】
また、算出された複数の被写体距離の信頼性が高くなるので、その他のアルゴリズムを組むことが可能になる。
【０１３６】
また、予め設定された画像検出領域内で評価値を取得して焦点位置を算出するため、意図しない被写体に合焦することによる撮影者の違和感を抑制できる。
【０１３７】
また、蛍光灯などによるフリッカーのある画像の輝度変化に影響されず、画像の評価値のピーク位置が変動しないため、評価値の大きさに係わらず、複数領域毎の信頼性を評価できる。
【０１３８】
また、本実施の形態によれば、撮影者の意図に応じて、遠距離側にも合焦可能にしたため、撮影者の意図に応じて遠距離側に合焦した撮影が容易にできる。すなわち、撮影距離の範囲に応じて、通常モードなる撮影距離範囲、及び、遠景モードあるいは無限モードなどの遠距離の撮影を目的とするモード、あるいは、撮影距離範囲をレンズの全撮影距離範囲としつつ、近距離優先または遠距離優先の撮影をするモードを選択できるため、撮影者は選択により意図した撮影を正確かつ容易にできる。そして、これらの合焦位置の判定は、複数の画像領域から被写体の急激な移動などによる影響を受けていないと評価できるいわば合焦が有効と判断されたデータを用いるため、撮影者の意図を反映した撮影が可能になる。すなわち、画面を複数の領域に分割し、各領域でそれぞれ合焦位置を判定する方式の自動合焦動作において、被写体の移動や手振れなど、測距に障害があるシーンにおいて、ブレを検出し、最適データのみを用いて適正に距離を測定し光学系11を合焦できるため、遠距離モードでの合焦精度を向上できる。
【０１３９】
すなわち、複数領域を有する複数の焦点距離算出及び最終焦点距離決定において、一般的に有効とされる近距離を優先した場合、従来の方法では、被写体移動や手ぶれによって誤ったピークが被写体より近距離にあると、被写体を合焦位置と判断できず、誤ったピークを合焦位置と判断してしまい、合焦位置を正しく設定できない場合がある。また、近距離の被写体の撮影でなく、遠距離の被写体の撮影を意図している場合には、反対に被写体移動や手ぶれによって、近距離側のピークを合焦位置として誤った判断をしてしまい、あるいは、撮影者が意図している遠距離よりもさらに遠距離側(例えば、撮影された画像の最も遠距離の被写体よりもさらに遠距離)のピークを合焦位置として誤った判断を行い、撮影者の意図に反する場合がある。この点、本実施の形態によれば、被写体移動や手ぶれによる誤ったピークが近距離あるいは遠距離のいずれに存在しても、被写体の移動や手ぶれを検出し、正しい評価値のみを用いて適正に判断し、かつ、撮影モードに応じて近距離優先あるいは遠距離優先で正しい合焦位置を設定できる。
【０１４０】
また、撮影距離範囲について、通常モードが設定されている場合は、自動的に最至近距離選択モードとなるとともに、撮影距離範囲が遠距離に設定されている場合は、自動的に最遠距離選択モードとなるため、遠距離モードで選択される撮影距離範囲の中の最至近を最終合焦位置としてしまうことがなく、複数の画像領域の中から最遠距離の被写体を最終合焦位置にでき、撮影者の意図に合致した撮影が可能になる。
【０１４１】
また、全撮影距離範囲で遠距離優先モードと近距離優先モードとを選択可能とする構成では、撮影者は遠距離優先モードを選択するのみで良く、目測などによりマクロ領域なのか通常領域なのかといった、撮影者が目測で撮影距離範囲を予め決定する煩雑な作業の必要がなく、信頼性を評価した後に最終焦点距離を決定する正確な合焦動作と相まって、撮影者の意図に合致して正確に合焦した撮影が可能になる。
【０１４２】
さらに、遠距離優先モードを利用することにより、無限以外の遠距離にも正確に合焦させることができる。
【０１４３】
また、複数領域でそれぞれ被写体距離を算出し評価する構成のため、被写体が移動しあるいは背景がぶれてしまった場合にも、誤動作の心配を抑制できるとともに、合焦位置の評価を正確にできない厳しい条件の場合、すなわち、全ての画像領域でコントラストのよる評価値が低く、有効な合焦位置が得られずに測距が不能になった場合にも、撮影モードに応じた所定距離を合焦距離とすることにより、撮影者の意図を反映した撮影が可能になる。
【０１４４】
また、近距離優先か遠距離優先かで明確に示されている撮影者の意図に従った撮影を可能とすることにより、近距離優先あるいは遠距離優先に加え画像から経験則を使ってカメラが自動認識して焦点距離を決定する構成に比べ、焦点距離の確認が撮影前に直感的に可能であり、複雑なアルゴリズムを用いる必要がないとともに、一眼レフの光学ファインダーや演算部品を用いた液晶パネルによる拡大表示などの装置を備える必要もなく、構成を簡略化して製造コストを低減できる。
【０１４５】
また、レンズの駆動範囲は、設計上の撮影距離範囲に対して、焦点倍率による変動や絞り口径位置による変化、及びレンズを支持する鏡筒の温度条件や姿勢差などの条件により変化する。そこで、光学系11には、設計上のピント位置で計算された駆動範囲に加え、さらに、これら条件の変動による変化量を考慮し、近距離側と遠距離側とに変化量分の移動可能範囲すなわちオーバーストローク領域を設けているとともに、ＣＰＵ17などからなる制御手段は、このオーバーストローク領域に合焦用レンズ部のレンズ位置を駆動可能に設定されている。
【０１４６】
そこで、最遠距離選択モードの場合は、ピント位置がレンズ駆動範囲の遠距離端付近にあり、さらに、例えば姿勢差が遠距離側にあっても、遠距離側のオーバーストローク領域に合焦用レンズ部のレンズ位置を駆動することにより、撮影距離範囲を満足でき、温度条件や姿勢による光学系の焦点のずれに関わらず、近距離あるいは遠距離において容易に正確な合焦が可能になる。
【０１４７】
また、最至近距離選択モードの場合は、ピント位置がレンズ駆動範囲の最至近距離端付近にあり、さらに、例えば姿勢差が至近距離側にあっても、近距離側のオーバーストローク領域に合焦用レンズ部のレンズ位置を駆動することにより、撮影距離範囲を満足できる。
【０１４８】
このように、近距離側端部及び遠距離側端部において、焦点のずれ分を考慮した撮影が可能になり、容易に設計上の撮影距離範囲を満足できるため、機械(メカ)的あるいは制御(ソフトウェア)的な高精度の距離補正作業を必要とせず、製造コストを低減できる。
【０１４９】
また、上記の実施の形態では、光学系11の動作を伴いながら複数の位置の評価値を取得し、評価値が増加から減少に転じた時点でピークを判定するいわゆる山登り方式の測距方式を採用しているが、被写体ブレの場合には、ピーク位置が各ウインドウ内を移動し、やがて隣接するウインドウＷ1〜Ｗ9に移動する。そして、被写体Ｔのコントラストのピーク部分が一つのウインドウから他のウインドウに移動する際には、評価値のピーク値も急激に小さくなる。このように、前後に撮影されたシーンに対して評価値が急激に変化したウインドウは、重み付けを小さくすることにより、手振れのあるデータを排除し、最適データのみを用いて適正に測距し合焦できる。
【０１５０】
また、上記の実施の形態では、評価値のピーク位置を加算しており、比較的ぼけた画像のピーク位置はばらつく。そこで、ばらつきの大きいものは重み付けを低くすることができ、また、もともとピーク値も低い場合は評価値の重み付けを小さくすることができる。
【０１５１】
このように、光学系11のレンズ位置の移動毎に、同一のウインドウの評価値のピーク値の差を測定し、または、互いに隣接したウインドウのピーク位置の平均位置の移動量の差を測定し、あるいはこれらの両者を測定することにより、当該ウインドウの評価値に対する信頼度を判定し、信頼度を高めることができる。従って、最終合焦位置を決める際に、複数領域に対する焦点位置から近距離を選択する場合、手振れの場合や被写体が移動する場合にも測距の信頼度を向上できる。
【０１５２】
このようにして、被写体ブレなどがある場合にも、合焦信頼性を向上できる。
【０１５３】
なお、上記の実施の形態においては、使用者すなわち撮影者の意図すなわち撮影モードを選択する操作に応じて、撮影者の操作により直接的に、あるいは撮影者の操作に応じた制御手段の選択により自動的に、最至近以外の部分合焦位置を選択して合焦位置としたが、この構成に限られず、例えば、有効とされた評価値のなかで最至近の部分焦点距離を用い、すなわち、ピーク位置が最至近の部分合焦位置を選択し、この位置を合焦位置とすることもできる。この場合には、図７のステップ100及び図１１に示す遠距離優先モードなどを選択する撮影モードの選択機能は省略できるとともに、合焦距離演算（ステップ121）の内容が変更され、図１１の構成に代えて、図１４に示すように合焦処理演算を行う。
【０１５４】
ここでは、まず、評価値の演算で重み付けを加味したか否かをEval FLGの状態から判定し（ステップ701）、重み付けをしている場合は、それらの評価値を距離毎に加算し（ステップ702）、重み付けをしていない場合は、加算を行わない。そして、これら評価値から、ピーク合焦位置(ピーク位置)を求める（ステップ703）。そして、これらピーク合焦位置が全て設定された撮影範囲外にあった場合（ステップ704）、または、全てのピーク合焦位置の信頼度が所定値以下、例えば２５％以下の場合（ステップ705）は、被写体距離の算出が不能と判断し、予め設定した所定距離を合焦位置(合焦焦点位置)として強制的に設定する（ステップ706）。この時、合焦距離判定がＮＧであると判定する（ステップ707）。
【０１５５】
また、上記以外の場合、すなわち設定された撮影範囲内にあるピーク合焦位置(ピーク位置)が少なくとも一つ存在し（ステップ704）、かつ、この設定された撮影範囲内にあるピーク合焦位置が所定値より大きい、例えば２５％より大きい信頼度を有する場合（ステップ705）は、被写体距離の算出が可能と判断し、有効とされたウインドウＷ1〜Ｗ9の中から、ピーク位置が最至近の部分合焦位置を選択し、この位置を合焦位置とする（ステップ708）。この時、合焦距離判定がＯＫであると判定する（ステップ709）。
【０１５６】
そして、このように合焦距離演算（ステップ121）から求められた合焦距離判定の結果（ステップ707，709）に応じて、図７に示すように、合焦距離判定がＯＫかＮＧかの判定を行い（ステップ122）、ＯＫの場合には算出した合焦位置に光学系11のレンズを移動させ（ステップ123）、ＮＧの場合には予め設定した所定の合焦位置に光学系11のレンズを移動させる（ステップ124）ことにより、最終合焦位置にレンズを配置することができる。
【０１５７】
なお、上記の各実施の形態では、水平方向の被写体Ｔの移動に対応する構成について説明したが、この構成に加え、あるいは、この構成とともに、垂直方向あるいは斜め方向についても、同様に適用することができる。
【０１５８】
また、図１及び図２に示す画像処理回路15は、例えばＣＰＵ17など他の回路と同一のチップで構成し、あるいは、ＣＰＵ17のソフトウェア上で実現し、回路を簡素化して製造コストを低減することもできる。また、この画像処理回路15のフィルタ回路32は、コントラストの検出ができれば、どのような構成でも実現できる。
【０１５９】
また、測距方式は、いわゆる山登り方式に限られず、自動合焦装置の動作可能な範囲を全てスキャンすることもできる。
【０１６０】
また、各ウインドウ毎の評価値を、図９に示す重み付けの処理の後に、互いに隣接する複数のウインドウについて加算し、あるいは、選択した複数のウインドウの評価値を加算した後に、重み付けの処理を行うこともできる。
【０１６１】
また、図７及び図１０に示す処理においては、ピーク値平均位置移動量ＰTH値及び判定値ＶTHは予め一つ設定したが、複数設定した中から選択可能とし、また、評価値の大小、あるいは輝度情報やシャッタスピード、焦点倍率などの光学系11の情報などの撮影条件などに応じて可変とし、最適値を選択可能とし、あるいは、これら条件を変数として演算を行い最適値を求めることにより、シーンに応じた評価を行うことができる。
【０１６２】
さらに、ストロボを使用する場合の撮影においては、合焦処理用撮影に同期してストロボを発光させ、各シーンに対する画像データを得ることにより、上記の焦点距離検出方法を用いて合焦距離を検出できる。そして、このストロボを用いる構成においては、合焦距離に応じたストロボの発光制御と、カメラの絞りやシャッタスピードなどの光量制御とに基づいて、撮影を行うことができる。
【０１６３】
また、上記の実施の形態においては、合焦距離判定がＮＧの場合（ステップ122）、予め設定した所定の合焦位置に光学系11のレンズを移動させ（ステップ124）たが、予め複数の所定の合焦位置を設定し、撮影者の意図すなわち撮影モードを選択する操作に応じて、いずれかの所定の合焦位置に光学系11のレンズを移動させることができる。
【０１６４】
また、上記の実施の形態では、撮影距離範囲と、遠距離優先モードとを、撮影者がいずれも設定できる構成としたが、いずれか一方のみを設定できる構成とし、構成及び操作を簡略化することもできる。
【０１６５】
また、モアレの抑制については、自動的に処理する他、抑制の有無を手動で切り替え可能とすることにより、操作者の意図を反映させることもできる。
【０１６６】
また、モアレの有無の検出(図１２、ステップ601)については、ＣＰＵ17が高速フーリエ変換(ＦＦＴ)などの方法で画面垂直方向の色差成分の空間周波数分布を分析し、色差成分の比較的高周波成分に一定量以上の成分分布が認められた場合には、モアレ発生の危険があると判断することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】同上撮像装置の画像処理回路を詳細に示す説明図である。
【図３】同上撮像装置のブレがない状態の動作を示す説明図であり、(a)はウインドウと被写体との関係を示す説明図、(b)はコントラストの評価値の変化を示す説明図である。
【図４】同上撮像装置のブレがある状態のウインドウと被写体との関係を示す説明図である。
【図５】同上撮像装置のブレがある状態の動作を示す説明図であり、(a)はウインドウと被写体との関係を示す説明図、(b)はウインドウＷ4，Ｗ5におけるコントラストの評価値の変化を示す説明図、(c)はウインドウと被写体との関係を示す説明図である。
【図６】同上撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図７】同上撮像装置の焦点合わせ処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】同上撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】同上撮像装置の取得する画像データの数を算出する動作を示すフローチャートである。
【図１０】同上撮像装置の重み付けの動作を示すフローチャートである。
【図１１】同上撮像装置の合焦距離演算の動作を示すフローチャートである。
【図１２】同上撮像装置のモアレ処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】同上撮像装置のモアレ処理の動作を示す説明図であり、(a)は高周波成分評価値と低周波成分評価値との処理前の状態、(b)は各評価値を正規化した状態、(c)は算出したずらし量を適用して所定範囲を算出した状態、(d)は所定範囲に撮像用焦点距離を設定した状態である。
【図１４】本発明の撮像装置の他の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６９】
10    撮像装置
11    光学系
12    撮像素子としてのＣＣＤ
15    画像処理手段を構成する画像処理回路
17    画像処理手段を構成するＣＰＵ
19    光学系駆動手段を構成するモータ駆動回路
20    光学系駆動手段を構成するモータ
D1    第１の焦点距離としての高域ピーク距離
d1〜dj    撮像用焦点距離
Da，Db    評価値が一致する点の焦点距離
Ｔ    被写体
VH    高周波成分評価値
VL    低周波成分評価値
VL2   基準評価値
Ｗ1〜Ｗ9    画像検出領域を構成するウインドウ
Ｗh   画像検出領域
【図１】
2006017960.tif 000003
【図２】
2006017960.tif 000004
【図３】
2006017960.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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